O exame quantitativo e qualitativo dos Interações partícula-partícula coloidal Usando Probe Nanoscopia

O objetivo geral deste procedimento é obter informações quantitativas sobre as interações em nanoescala presentes entre partículas em um sistema coloidal de base líquida. Isso é feito preparando primeiro uma sonda coloidal funcional, anexando uma única partícula a um balanço de microscópio de força atômica tipis. O segundo passo é montar a sonda no microscópio de força atômica e preparar uma célula líquida com um substrato de partícula coloidal.

Em seguida, a constante de mola e a sensibilidade da sonda coloidal são calibradas termicamente usando o software do microscópio. A etapa final é usar a sonda coloidal e medir as interações com o substrato de partículas da parte coloidal no líquido para calibração. Uma medição direta da sensibilidade da sonda usando um substrato MICA em líquido também é feita em última análise, sonda coloidal.

A microscopia pode ser usada para medir as forças interpartículas que podem ser responsáveis pela cinética de coagulação e instabilidade física do sistema coloidal líquido estudado. Este método pode ajudar a determinar e medir os principais parâmetros responsáveis pela estabilidade física e cinética de coagulação de vários sistemas coloidais líquidos, como os presentes em inaladores pressurizados de dose medida, farmacêuticos, formulações intravenosas, sistemas biológicos e vários outros sistemas Através das medições muito precisas das forças de atração, coesão e descoesão de dois materiais sólidos. Este método pode fornecer uma visão muito profunda das interações químicas e físicas não incrustantes desses dois sólidos.

Esse conhecimento pode ser usado para prever a estabilidade de formulações farmacêuticas, mas também pode ser aplicado a sistemas biológicos muito diferentes Para sondar a afinidade de partículas ou sólidos diferentes com células ou bactérias. Comece preparando a sonda coloidal usando uma ponta de microscopia de força atômica, menos cantilever, fixe o cantilever em um suporte de ângulo de 45 graus, como visto aqui. O suporte suporta o cantilever a 45 graus acima da horizontal.

O próximo passo é colocar epóxi na lâmina do microscópio para fazer isso. Depois de preparar o epóxi, use uma espátula limpa para espalhar uma camada fina na lâmina. Usando um adesivo temporário, prenda o lado oposto da lâmina a um suporte personalizado projetado para deslizar sobre o invólucro da lente do microscópio.

Retorne ao microscópio com o conjunto de lâmina e suporte e deslize o suporte no invólucro da lente quando terminar. A lâmina com epóxi deve estar acima do cantilever na plataforma de amostra. Com tudo no lugar, observe o cantilever através do microscópio e aproxime-se da plataforma e do cantilever para a lâmina de epóxi.

Assim que o cantilever adquirir uma pequena quantidade de epóxi, retire o cantilever com o epóxi no lugar. Use a mesma técnica para anexar uma partícula lipídica de dois a cinco mícrons no ápice do cantilever. Agora prepare o substrato de microscopia de força atômica.

Use uma lamínula redonda de 35 milímetros e um adesivo de montagem termoplástico. Aqueça a lamínula em uma placa de aquecimento equipada com a sonda de temperatura. Quando a placa quente estiver a cerca de 120 graus Celsius, aplique o adesivo termoplástico, desligue a placa quente e espere que ela esfrie até 40 graus Celsius.

Neste ponto, limpe a lamínula com uma pequena quantidade de partículas coloidais. Quando a lamínula esfriar até a temperatura ambiente, transfira-a para um suporte e lave-a pipetando-a. Uma pequena quantidade de meio líquido aqui, dois H três H por fluoro PENTANO ou HPFP.

Faça isso várias vezes para remover partículas soltas. O próximo passo é montar o substrato para uso no microscópio de força atômica ou em um FM, para isso, use a metade inferior de uma célula líquida, monte a lamínula com as partículas coloidais na metade inferior da célula. Certifique-se de que o O-ring esteja encaixado corretamente para evitar vazamentos.

No microscópio de força atômica, tome precauções contra vazamentos. Proteja a platina do microscópio com uma folha hidrofóbica transparente. Em seguida, coloque a célula líquida no palco.

Depois de conectar a sonda coloidal ao cabeçote de varredura, monte-a no A FM. Inicie o A FM e o software do instrumento e use os botões de ajuste do cabeçote de varredura para focar a ponta do cantilever e alinhar o laser. Para alinhar o laser, monitore a intensidade do laser e maximize seu valor. Deixe o sistema se equilibrar no ar e, em seguida, use o botão de ajuste de deflexão para zerar ou um valor ligeiramente negativo.

Em seguida, na janela do painel mestre do software, vá para o painel térmico. Para encontrar a sensibilidade da sonda coloidal, selecione calcular a sensibilidade da alavanca óptica inversa e, em seguida, capture os dados térmicos. Quando um pico proeminente for aparente, pare de capturar dados.

Clique para ampliar o pico principal e selecione inicializar ajuste. Seguido de dados térmicos de ajuste, um valor de sensibilidade será calculado. Siga um procedimento semelhante para determinar a constante da mola da sonda coloidal.

Uma vez que a sensibilidade e a constante de mola tenham sido encontradas, é hora de adicionar o meio à célula líquida. Use uma seringa contendo pelo menos dois mililitros de HPFP para adicionar lentamente dois mililitros, garantindo que não haja bolhas presentes ao redor do cantilever. Depois de adicionar o meio, realinhe o laser para levar em conta uma mudança no índice de refração.

Deixar o valor da deformação equilibrar no HPFP durante cinco a 10 minutos. Em seguida, ajuste-o de volta a zero. Quando estiver pronto para digitalizar no painel mestre, defina o tamanho inicial da digitalização para 20 mícrons.

Taxa de varredura para um hertz, ângulo de varredura para 90 graus e ponto de ajuste para 0,2 volts. Aproxime-se da amostra e digitalize. Quando uma partícula de interesse for encontrada, amplie-a imediatamente para evitar interações prolongadas da sonda com a varredura do substrato para adquirir uma imagem suficiente para localizar a partícula no substrato ou conhecer as alturas de suas principais características.

Em seguida, mude para o painel de força no software, mova a barra de posição vermelha para a posição mais alta. Defina a distância de força para cinco mícrons. A taxa de varredura para 0,1 hertz e o canal de disparo para nenhum.

Faça uma única medição de força e certifique-se de que a sonda não entre em contato com o substrato do gráfico obtido. Clique com o botão direito do mouse na janela do gráfico e selecione calcular linha de deflexão virtual. Isso calculará e atualizará automaticamente a deflexão vertical.

Agora mude o canal de disparo para deflexão e defina o ponto de disparo para 20 nanômetros. Defina a distância de força para um mícron. Ajuste a velocidade de varredura para 200 nanômetros por segundo apropriada para as forças associadas a esta partícula.

Em seguida, realize a primeira de duas a três medições de força única após a conclusão da medição. Vá para o painel de força e clique em revisar. Para abrir um painel de força mestre, realce a medição de força mais recente e verifique se somente sob o título do eixo está marcado.

Além disso, altere o campo de entrada do eixo x para a distância de separação. Em seguida, clique em fazer gráfico. Vá para a guia de parâmetros no painel de força mestre e ajuste o valor da sensibilidade inversa da alavanca óptica até que a região de contato do gráfico esteja completamente vertical.

Observe o valor return para o painel masterforce. Abra a guia de força e a subguia de calibração. Em seguida, insira o valor inverso da sensibilidade inversa da alavanca óptica no campo para a sensibilidade inversa da alavanca óptica de deflexão.

Repita a medição da força e o ajuste da sensibilidade duas ou três vezes para garantir que o valor não mude significativamente com os parâmetros definidos, verifique o nível do líquido e a estabilidade da deflexão. Prossiga com as medições de curvas de força ou mapas de força. Após a conclusão das medições, determine a verdadeira sensibilidade da sonda.

Remova a célula líquida com o substrato e substitua-a pela célula líquida. Com MICA ou outra superfície dura, mergulhe o MICA no mesmo meio líquido. Prossiga realizando uma medição de força com a sonda coloidal usando uma deflexão relativamente grande para que a curva de força tenha uma longa região de contato.

O software determina a sensibilidade usando a inclinação da região de contato. Use a sensibilidade calculada pelo software durante a análise das curvas obtidas com a sonda. Esta imagem topográfica de um substrato de partículas foi obtida usando uma sonda coloidal em dois H três H por fluoropentano.

A imagem é menos definida do que as obtidas com uma ponta cônica afiada. O objetivo, no entanto, é encontrar uma partícula de substrato para avaliar as interações entre partículas. As varreduras podem se concentrar ainda mais na superfície de um mapeamento de força de partícula única com partículas à base de lipídios em dois H três H por flúor.

O pentano pode fornecer mapas topográficos da altura da amostra e um mapa de adesão que transmite a força máxima do pólo de cada curva de força individual. Ambos os tipos de gráficos de dados brutos podem ser visualizados em representações tridimensionais. A sobreposição deles produz uma ilustração tridimensional da distribuição das forças de adesão em função da topografia.

As medições da força de permanência permitem o estudo do efeito da mecânica de contato e do comprimento do contato nas forças adesivas. Foram utilizadas partículas lipídicas sólidas e as medidas indicam que as forças adesivas aumentam em função do tempo. Usando a espera de recuo, o platô de forças adesivas usando a deflexão de permanência ao tentar este procedimento.

É importante equilibrar o meio líquido antes de iniciar a medição para garantir que os resultados mais precisos sejam obtidos.